王水
| A+醫(yī)學(xué)百科 >> 王水 |
王水（aqua regia） 又稱“王酸”“硝基鹽酸”，是一種腐蝕性非常強(qiáng)、冒黃色煙的液體，是濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO3)組成的混合物，其混合比例從名字中就能看出：王，三橫一豎，故鹽酸與硝酸的體積比為3:1。它是少數(shù)幾種能夠溶解金（Au）物質(zhì)之一，這也是它名字的來(lái)源。王水一般用在蝕刻工藝和一些檢測(cè)分析過(guò)程中，不過(guò)塑料之王——聚四氟乙烯和一些非常惰性的純金屬如鉭（Ta）不受王水腐蝕（還有氯化銀和硫酸鋇等）。王水極易分解，有氯氣的氣味，因此必須現(xiàn)配現(xiàn)用。
目錄 |
一、歷史
有兩位科學(xué)家，勞厄和弗蘭克，曾獲得1914年和1925年的物理學(xué)獎(jiǎng)，德國(guó)納粹政府要沒(méi)收他們的諾貝爾獎(jiǎng)牌，他們輾轉(zhuǎn)來(lái)到丹麥，請(qǐng)求丹麥同行、1922年物理學(xué)獎(jiǎng)得主玻爾幫忙保存。1940年，納粹德國(guó)占領(lǐng)丹麥，受人之托的玻爾急得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。同在實(shí)驗(yàn)室工作的一位匈牙利化學(xué)家赫維西(1943年化學(xué)獎(jiǎng)得主)幫他想了個(gè)好主意：將獎(jiǎng)牌放入“王水”(鹽酸與硝酸混合液)中，純金獎(jiǎng)牌便溶解了。玻爾于是將溶液瓶放在實(shí)驗(yàn)室架子上，來(lái)搜查的納粹士兵果然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一秘密。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，溶液瓶里的黃金被還原后送到斯德哥爾摩，按當(dāng)年的模子重新鑄造，于1949年完璧歸趙時(shí)，當(dāng)時(shí)弗蘭克工作的美國(guó)芝加哥市還專門舉行了一個(gè)隆重的獎(jiǎng)牌歸還儀式。
二、原理
雖然王水的兩個(gè)組成部分單一無(wú)法溶解金，但它們聯(lián)合起來(lái)卻可以溶解金，原理是這樣的：硝酸是一種非常強(qiáng)烈的氧化劑，它可以溶解極微量的金，而鹽酸則可以與溶液中的金離子反應(yīng)，形成四氯合金酸（鉑是生成了六氯合鉑酸，簡(jiǎn)稱氯鉑酸），使金離子在氯離子的配位作用下減少，降低了金離子的電勢(shì)，這樣硝酸就可以進(jìn)一步溶解金了。其實(shí)不是增強(qiáng)了硝酸氧化性，而是濃鹽酸增強(qiáng)了金鉑的還原性。
三、配法
取一體積濃硝酸慢慢倒入到三體積濃鹽酸中,不斷用玻棒攪拌.看到溶液迅速變黃這是由于生成亞硝酰氯之故.容器壁微熱 .沒(méi)有過(guò)什么樣的劇烈反應(yīng)!
王水:需現(xiàn)配現(xiàn)用,王水可用來(lái)溶解許多金屬和合金，其中包括鋼、高溫合金鋼、鋁合金、銻、鉻和鉑族金屬等。王水和其他類似混合液在化學(xué)分析中用于溶解某些鐵礦石、磷酸鹽巖石、礦渣、鎳鉻合金、銻和硒以及不易溶解的汞、砷、鈷和鉛的硫化物。
植物體與廢水也常使用它來(lái)進(jìn)行消化。王水可從硅酸鹽基質(zhì)中酸洗出部分金屬，但無(wú)法有效的加以完全溶解。
逆王水:也叫勒福特王水（Lefort），是三份硝酸與一份鹽酸的混合物,可用來(lái)溶解氧化硫和黃鐵礦。 危險(xiǎn)，注意安全使用！！！！！
王水中含有硝酸、氯氣和氯化亞硝酰等一系列強(qiáng)氧化劑，同時(shí)還有高濃度的氯離子，王水的氧化能力比硝酸強(qiáng)，一些不溶于硝酸的金屬如金、鉑等能被王水溶解，王水因此被稱為“水”中之王。王水溶解金和鉑的反應(yīng)方程式如下： Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO+2H2O
3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO+8H2O
最常見(jiàn)和為人熟知的王水為硝酸和鹽酸的混合液，但是其中的氧化劑HNO3可以用其他氧化性強(qiáng)酸所代替。
王水的配合是很巧妙的，3個(gè)條件：
一：
兩種強(qiáng)酸。
二：
其中一種是配合性強(qiáng)的酸，保證大量的Cl-（Cl-一定的絡(luò)合性），F(xiàn)-雖然表現(xiàn)為更強(qiáng)的金屬配合性，但是HF在水中難以完全電離，難以保證大量F-的存在；Br-太容易被氧化，難以保證整個(gè)溶液強(qiáng)有力的氧化性。所以必須用鹽酸。
三：
另一種酸氧化性必須適中，要足夠強(qiáng)，但是不能太強(qiáng)，太強(qiáng)，把Cl-（氯離子）大量氧化了就喪失了第二個(gè)條件，而濃硝酸剛好是常見(jiàn)酸中滿足這個(gè)條件的。
這兩種最常見(jiàn)的酸配伍可以說(shuō)是天作之合。但是其實(shí)硝酸其實(shí)可以用別的酸代替，比如硒酸（H2SeO4），但是并不常見(jiàn)，但是卻和王水有一樣的效用，好處是還原產(chǎn)物（H2SeO3或者SeO2）不是氣體，不會(huì)造成氣體中毒，反應(yīng)產(chǎn)物全部在溶液中。
四、王水及其氧化作用
王水是由1體積的濃硝酸和3體積的濃鹽酸混合而成的（嚴(yán)格地說(shuō)是在制取混酸所用的溶質(zhì)HNO3和HCl的物質(zhì)的量之比為1∶3）。王水的氧化能力極強(qiáng)，曾被認(rèn)為是酸中之王（直到超強(qiáng)酸的發(fā)現(xiàn)，才知道王水是小巫見(jiàn)大巫）。一些不溶于硝酸的金屬，如金、鉑等都可以被王水溶解（鉑必須被加熱才能緩慢反應(yīng)）。
（鉑金反應(yīng)很慢基本肉眼難以觀察到）
高濃度的氯離子與其金屬離子可形成穩(wěn)定的絡(luò)離子，如[AuCl4]－：
（理論上的化學(xué)式）
從而使金的標(biāo)準(zhǔn)電極電位減小，有利于反應(yīng)向金屬溶解的方向進(jìn)行。總反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為：
（其中鉑金反應(yīng)尚待研究）
由于金和鉑能溶解于王水中，人們的金鉑首飾（黃金）在被首飾加工商加工清洗時(shí)，常會(huì)在不知不覺(jué)中被加工商用這種方法偷取，損害消費(fèi)者的利益。
王水能夠溶解金和鉑的原因，過(guò)去曾被認(rèn)為是在王水中產(chǎn)生了原子氯和強(qiáng)氧化性的氯化亞硝基的緣故：
HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O
現(xiàn)在看來(lái)，主要是由于大量氯離子的存在，能夠形成配位離子，從而改變了電極電勢(shì)的結(jié)果。以金為例：
Au與Cl配位形成AuCl4
+ 3e = Au; E = 1.52V AuCl4 + 3e = Au + 4Cl; E = 1.002V 可以看出，在沒(méi)有氯離子存在下，硝酸和氯都不易氧化金，但是當(dāng)金在氯離子存在下時(shí)，它的電極電勢(shì)降低很多，換句話講，由于形成AuCl4而增強(qiáng)了金的還原能力。這時(shí)氯甚至濃硝酸也能氧化Au成AuCl4。所以，王水能溶解金的主要原因不是王水的氧化能力被增強(qiáng)，而是金屬的還原能力被增強(qiáng)。
五、中科院院士、空間物理學(xué)家
王水院士，1942年4月出生，1961年畢業(yè)于南京大學(xué)，分配到中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)任教至今。
1978年評(píng)為副教授，1985年晉升教授。
1986年被批準(zhǔn)為博士生導(dǎo)師。
1993年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。現(xiàn)任中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)常務(wù)理事，國(guó)際科聯(lián)（ICSU）日地物理科學(xué)委員會(huì)（SCOSTEP）學(xué)科代表。
主要從事空間物理領(lǐng)域研究。
20世紀(jì)70年代，與合作者率先在我國(guó)開(kāi)展哨聲和甚低頻發(fā)射的觀測(cè)和研究，提出了低緯導(dǎo)管哨聲的觀測(cè)證據(jù)。
80年代與合作者發(fā)展了球坐標(biāo)中的Euler全隱式計(jì)算格式和多維時(shí)變流動(dòng)的近特征邊界條件，對(duì)日冕擾動(dòng)傳播等太陽(yáng)大氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象開(kāi)展了系統(tǒng)的磁流體力學(xué)數(shù)值研究。
80年代末，與合作者研究了具有超Alfven速流動(dòng)電流片的穩(wěn)定性，討論了其物理性質(zhì)及其非線性演化。
90年代與合作者研究了日冕電流片中的磁場(chǎng)重聯(lián)過(guò)程，并出版了專著《磁場(chǎng)重聯(lián)》
。
21世紀(jì)與合作者開(kāi)展了空間等離子體物理的理論研究，通過(guò)全粒子數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)無(wú)碰撞磁場(chǎng)重聯(lián)可以激發(fā)哨聲波。
已發(fā)表論文160余篇，培養(yǎng)了20多名博士生和碩士生，曾獲得1993年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、多項(xiàng)中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)及2000年何梁何利科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。
| 關(guān)于“王水”的留言： |  訂閱討論RSS
|
|
目前暫無(wú)留言 | |
| 添加留言 | |